Wie Additive Tectonics mit seiner SCA-Technologie die additive Fertigung in der Architektur vorantreibt
Der 3D-Druck im Bauwesen gewinnt rasch an Bedeutung. Laut Precedence Research wird der Markt im Jahr 2025 einen Wert von 15,43 Milliarden Dollar haben und bis 2034 voraussichtlich 1,4 Billionen Dollar erreichen. Diese Technologie verspricht Lösungen für bestimmte Nachteile der Branche, wie beispielsweise Materialverschwendung oder lange Ausführungszeiten. In diesem Zusammenhang zeigt das Unternehmen Additive Tectonics, dass der 3D-Druck nicht nur in der Architektur einsetzbar ist, sondern auch die Art und Weise, wie Gebäude konzipiert, entworfen und gebaut werden, radikal verändern kann. Wir haben mit Bruno Knychalla, dem Gründer und Geschäftsführer des Unternehmens, gesprochen, der uns seine Vision vom Potential des 3D-Drucks, der Entwicklung von Materialien wie econitWood, seinem Pulverbettverfahren, der selektiven Zementaktivierung (SCA) und einigen seiner neuesten Projekte vorgestellt hat.
3DN: Könnten Sie sich kurz vorstellen und erzählen, wie Sie zum 3D-Druck gekommen sind?
Bruno Knychalla, Gründer und Geschäftsführer von Additive Tectonics.
Hallo, ich bin Bruno Knychalla, Gründer und Geschäftsführer von Additive Tectonics. Ich bin Architekt, aber bevor ich studierte, habe ich mich mehr mit Fertigung beschäftigt. Ich komme aus einer Familie von Industrieherstellern und habe in der Firma meines Onkels 3D-Drucker entwickelt. Er ist heute auch Teil von Additive Tectonics. Er ist der kluge Kopf hinter den Kulissen, der dafür sorgt, dass alles funktioniert.
Als ich mich entschied, Architektur zu studieren, wollte ich verstehen, wie man baut und entwirft, aber auch, weil es mir als perfekter Anwendungsfall für den 3D-Druck erschien. Jedes Gebäude ist (oder sollte zumindest) anders sein, sodass man sich natürlich mit Komplexität, Variationen und der Notwendigkeit maßgeschneiderter Komponenten auseinandersetzen muss. Damals waren die größten Einschränkungen die Größe, die Materialeigenschaften und die Geschwindigkeit. Aber vieles davon haben wir bereits gelöst. In gewisser Weise bin ich also immer noch dabei, eine Theorie zu überprüfen, die ich vor 15 Jahren hatte, nämlich dass additive Fertigung und Architektur kompatibel sind oder sogar füreinander geschaffen sind.
3DN: Wie kam es zur Gründung von Additive Tectonics und welchen Bedarf der Baubranche wollen Sie damit decken?
Die Architektur steht derzeit vor einigen ernsthaften Herausforderungen. Massive Materialverschwendung, ein zunehmender Mangel an qualifizierten Arbeitskräften, ein branchenweiter Digitalisierungsrückstand und, seien wir ehrlich, viel ästhetische Monotonie. Gleichzeitig stellten wir fest, dass niemand, insbesondere auf der Seite der digitalen Fertigung, wirklich Antworten lieferte, die sich industriell skalieren ließen. Traditionelle Bauunternehmen neigen dazu, sich in Sachen Innovation nur langsam zu bewegen, und die meisten Unternehmen im Bereich der additiven Fertigung dachten nicht an die Größenordnung oder Komplexität der Architektur. Also beschlossen wir, unser eigenes Unternehmen zu gründen.
Additive Tectonics entstand aus der Idee heraus, dass die digitale Fertigung mehr als nur Effizienzsteigerungen bewirken kann, sondern die Logik des Bauens neu gestalten kann. Wir konzentrieren uns auf reale Komponenten, Dächer, Wände, Akustiksysteme, Teile, die strukturell funktionieren müssen, sich in Arbeitsabläufe einfügen und dennoch Gestaltungsfreiheit ermöglichen. Unser Ziel war nie nur „3D-Druck-Architektur”. Wir wollten die Tektonik, also die grundlegende Art und Weise, wie Gebäude zusammengesetzt werden, durch eine additive Linse neu überdenken. Und wir wollten dies auf praktische, skalierbare und materiell bedeutsame Weise tun. Unser Ziel ist es, 3D-gedruckte Gebäude, Innenräume und Möbel anzubieten.
3D-gedruckte Struktur aus dem Materiall econitWood.
3DN: Könnten Sie Ihre Technologie SCA genauer erklären? Wie funktioniert sie?
SCA, die selektive Zementaktivierung (Selective Cement Activation) ist ein 3D-Druckverfahren auf Partikelbettbasis, das wir speziell für die Architektur entwickelt haben. Es funktioniert mit Materialsystemen aus Standardbaustoffen, was die erste Hürde ist, die es bei der Arbeit im Bauwesen zu überwinden gilt. Wir bieten verschiedene Formulierungen an, aber unsere bislang erfolgreichste Entwicklung ist econitWood, ein Hybrid aus Buchenholzspänen und einem magnesiumhaltigen Sorel-Zement, der als Bindemittel dient. Wir mischen das trockene Bindemittel mit Holzpartikeln und aktivieren es mit Salzwasser. Wo immer der Aktivator auftrifft, härtet das Material aus. Der Rest bleibt locker und kann wiederverwendet werden. Im Fall von econitWood hält das Bindemittel nicht nur die Partikel zusammen, sondern macht das Material auch feuerfest.
Das Spannende an SCA ist der Grad an Freiheit, den es bietet, und zwar in einem für die Bauindustrie geeigneten Maßstab und mit einer angemessenen Geschwindigkeit. Keine Formen, keine Standardteile. Wir können strukturelle Elemente mit integrierten Verstärkungskanälen, Mustern, die als Isolierung innerhalb der Teile dienen, Hohlräumen für technische Systeme und sogar direkt in die Komponente eingebetteten Verbindungspunkten drucken. Unsere derzeitige Druckgeschwindigkeit liegt bei etwa 1,5 m³ pro Stunde, sodass wir für den großflächigen Bau bereit sind.
3D-gedrucktes Fassadenelement mittels SCA-Verfahren (links). Technologie zur selektiven Aktivierung von Zement (rechts).
Derzeit entwickeln wir Hybridsysteme, wie beispielsweise Dachkomponenten, die als verlorene Schalung und als Tragkonstruktion dienen, oder multifunktionale Gebäudeverkleidungen, die digitale Details und bauliche Funktionen wie Isolierung mit räumlicher Ausdruckskraft verbinden. Außerdem haben wir gerade die Entwicklung einer Technologie der neuesten Generation abgeschlossen, mit der Teile mit der Festigkeit und Widerstandsfähigkeit von Beton hergestellt werden können, und das noch schneller.
3DN: Wie gewährleisten Sie Nachhaltigkeit bei Ihrer Produktion und Materialauswahl?
Nehmen wir econitWood als Beispiel. Es handelt sich um ein Material, das wir aus Buchenholzabfällen entwickelt haben, die normalerweise zu Pellets gepresst und dann verbrannt werden. Anstatt es direkt in den Energiekreislauf zu schicken, geben wir ihm ein zweites Leben als hochwertiges Material, das für die Innenarchitektur, Möbel und Akustiksysteme geeignet ist. Zusammen mit dem mineralischen Bindemittel haben wir ein Materialsystem geschaffen, das auf Kunststoffe verzichtet und zirkuläre Inputströme nutzt.
Wir entwickeln auch aktiv lokale Geopolymer-Bindemittel als Ersatz für herkömmlichen Zement. Geopolymere werden aus industriellen Nebenprodukten hergestellt und können bei viel niedrigeren Temperaturen als Portlandzement verarbeitet werden. Das bedeutet weniger CO₂-Emissionen, da kein Kalkstein gebrannt werden muss, und ein widerstandsfähigeres und langlebigeres Endprodukt. Da wir regional arbeiten, können wir diese Materialien entsprechend der lokalen Verfügbarkeit beschaffen und formulieren, wodurch sowohl der CO₂-Ausstoß als auch die Lieferketten kurz gehalten werden.
econitWood ist ein Material für die additive Fertigung auf Basis von Buchenholzabfällen.
Über die Materialien selbst hinaus ermöglicht uns die additive Fertigung, diese intelligenter einzusetzen. Wir bringen das Material nur dort an, wo es benötigt wird, ohne Überschuss, ohne Verschnitt, ohne Verschwendung von Schalungsmaterial. Es sind keine Formen erforderlich, und jede Komponente wird standardmäßig individuell angepasst. Dieses Maß an Kontrolle bedeutet weniger Abfall, weniger Transport und weniger Nachbearbeitung, was insgesamt zu einem wesentlich agileren und intelligenteren Ansatz beim Bauen führt.
3DN: Können Sie uns einige Ihrer spannendsten Projekte vorstellen? Was waren die Herausforderungen und wie haben Sie diese gemeisternt?
Mir fallen zwei aktuelle Höhepunkte ein. Erstens Printed Nature, eine Zusammenarbeit mit dem Designer Harry Thaler bei Alcova 2024 während der Mailänder Designwoche. Es handelte sich um eine Rauminstallation, die geschwungene Möbel aus econitWood zeigte, die in einer Dünenlandschaft platziert waren. Was viele Menschen nicht wussten, war, dass die „Dünen“, die wie Berge aus Holzspänen aussahen, ebenfalls aus econitWood gedruckt waren. Da die alten Bodenplatten des Gebäudes, in dem die Installation stattfand, nicht viel Gewicht tragen konnten, haben wir ein leichtes Bodensystem entwickelt, um dies zu ermöglichen.
Die zweite ist unsere groß angelegte Installation auf der Biennale in Venedig, die wir gemeinsam mit dem Berliner Architekturbüro SUB geschaffen haben. Die Installation zeigt, wie additive Fertigung architektonisch in großem Maßstab eingesetzt werden kann. Es handelt sich um eine tiefgreifende Integration von Form, Struktur und Material, die als einheitliches System entworfen und gebaut wurde. Wir vertreten den Bereich „Natural” einer Ausstellung mit dem Titel Intelligens: Natural. Artificial. Collective. Über das Konzept und die Konfiguration hinaus bedeutete dies auch, drei Wochen lang jeden Tag zu drucken – eine Art Belastungstest für unser System, den wir mit Stolz bestanden haben.
Derzeit arbeiten wir auch an groß angelegten Anwendungen im Bauwesen. Diese befinden sich noch in der Entwicklung, und wie immer in der Architektur braucht das seine Zeit, aber die ersten Testteile werden bereits gedruckt. Hier wird sich die wahre Innovation entwickeln.
Die Installation „Printed Nature“.
3DN: Haben Sie noch ein paar abschließende Worte an unsere Leserschaft?
Die Architektur muss sich ändern, und zwar schnell. Wir stehen vor globalen Herausforderungen, aber wir haben auch Zugang zu Werkzeugen, die es uns ermöglichen, neu darüber nachzudenken, wie und warum wir bauen. Additive Fertigung ist nicht nur eine effizientere Methode, sondern eine neue Logik für das Bauen, die es uns ermöglicht, Leistung mit Ausdruck, Präzision mit Nachhaltigkeit zu verbinden. Wir glauben, dass die Zukunft des Bauens an der Schnittstelle von Handwerk, Code und Sorgfalt liegt, und wir stehen erst am Anfang.
Zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren, wenn Sie glauben, dass Sie das richtige Projekt in der Baubranche haben, das von diesem Ansatz profitieren könnte. Wir brauchen konkrete Beispiele, um die Barrieren des Unbekannten zu überwinden.
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*Bildnachweise: Additive Tectonics
